城市軌道交通工程建設工業化的必要性探析

劉鑫,許亞齋,余鵬

(1.中國安全生產協會，北京100010；2. 北京市軌道交通建設管理有限公司，北京100068；3. 中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055）

1 引言

城市軌道交通工程建設工業化是指用現代、集約、高效、定制、綠色、集中的大生產方式和管理手段代替傳統、粗放、低效、隨機、污染、分散的小生產方式來建造地鐵、輕軌等城市軌道交通工程的一種建設模式，是按照工業化大生產方式進行建設，使之逐步從分散型小生產轉化為集約化、社會化大生產的過程。它是逐步采用現代科學技術手段以提高勞動生產率、加快建設速度、降低工程成本、提高工程質量、降低施工風險的一種新型建設式。

城軌建設工業化是設計施工一體化的生產方式，其最大特點是體現全壽命周期的理念，將設計、施工和運維緊密結合在一起。在標準化設計的方案中，全面考慮工廠制作構配件、現場機械化安裝的配套技術和安全可靠便捷的運維措施等。設計方案成為構配件生產標準及施工裝配機械化的指導性文件。

近年來，我國城市軌道交通行業取得了舉世矚目的成就，本文調研了北京、上海、深圳等地城市軌道交通建設的特點，研究了城軌建設工業化的優點，以期探明現有城軌建設模式轉變的必要性和可行性。

2 傳統城軌建設模式特點

在過去的十幾年里，我國城市軌道交通行業蓬勃發展，建設技術快速提高，建設規模、速度及運營里程均為世界第一，這極大地促進了國民經濟的增長，方便了居民的出行。但是，傳統的城軌建設存在“六多三大”現象，即作業人員多、手工作業多、濕作業多、占用場地多、材料浪費多、安全隱患多、作業風險大、環境污染大、勞動強度大；還存在“低慢長”問題，即生產效率低、施工速度慢、建設周期長。這種情況已不能適應現代社會經濟技術高速發展的需求。特別是近年來，我國城軌建設的征地拆遷等工程建設前期費急劇增加、人工費不斷攀升、“四節一保”和綠色建造要求更加嚴格，使得城軌建設行業的內部壓力越來越大。

3 工業化建設模式優點

3.1 降低施工風險

工業化建設中，采用工廠生產加工的比例大大提高，施工生產環境更加友好。隨著工廠作業機械化、信息化、智能化程度的提高，各項操作更加標準規范，能夠避免很多誤操作，安全防護的冗余度更高；施工人員明顯減少，有效遏制由于人的不安全行為引發的安全事故。工業化建設方式使得全過程安全風險更容易得到有效控制，極大地降低了施工風險和安全事故的發生頻率。

3.2 提高工程質量

工業化建設中，構配件的“制存運裝”是施工階段質量控制的重點工作。就拿工廠化預制生產構配件來說，由于構配件在工廠預制生產并結合先進的技術、設備和流水線上熟練的技術工人（或機器人），生產的產品質量自然比分散、粗放的現場施工方式優良。工廠更能夠做到設備智能化，工藝精細化，鋼筋集中加工，混凝土集中澆筑，預制構件集中養護，技術工人流水作業、操作熟練，全過程管理采用信息化技術監控、管理和配送，施工質量更易于控制。工廠預制構配件在出廠運至施工現場前必須經過嚴格的質量檢驗，若檢測不合格將禁止出廠，這樣極大地避免了由于偷工減料、粗制濫造引起的質量問題，也便于追責問責。先進的工廠化管理方式能有效地提升工程質量，使優質高效不再是夢。

3.3 踐行綠色建造

工業化建設有利于推動城軌建設領域技術進步和產業轉型升級。哥本哈根會議上，我國向世界莊嚴承諾到2020 年中國經濟單位GDP 比現在碳排放量減少40%～45%。為實現這一目標，城軌建設在低碳環保、綠色節能發展方面責無旁貸。數據顯示，工業化建造比傳統方式減少能耗60%以上，減少垃圾80%以上，對資源節約和環境保護的貢獻非常顯著。近年來，我國對空氣質量的要求越來越高，對大氣污染的管控越來越嚴。有不少城市軌道交通工程建設項目，因所在地空氣污染預警停工的天數已占到全年天數的25%～30%，建設項目的有效施工工期被大大壓縮。工業化建設的推進，將大大改善施工現場的粉塵、噪聲、閃光和污水等環境污染問題，促進“節能、節材、節水和節地”，使綠色建造和全壽命周期理論更加科學化、系統化，更有利于可持續發展。

3.4 提升建設效率

工業化建設遵循標準化設計，構配件可以實現工廠化的大批量生產，規范化的物流配送，現場采用機械化裝配，工程管理基于BIM、5G、物聯網等現代信息技術優化工程調度。僅以鋼筋混凝土澆筑為例，傳統做法是現場需要立模板、綁鋼筋、澆筑、拆模板和養護等，工業化方式實行社會化分工，將這些工作分而治之。工廠制造構配件，運輸公司負責運輸，現場負責統籌管理和構件裝配（或由機械化裝配公司現場裝配），做到“工作分解、工序并聯、工藝專業、工期節省”（變流水作業為并聯型的平推作業）。與傳統的現場混凝土澆筑、隨機組合且技術素質參差不齊的勞務工人手工作業相比，一旦工業化建設形成規模化，就將大幅度提升工程建設的效率。

3.5 提高經濟效率

工業化建設將在勞務用工、工程材料、臨時場地、能耗減少等多方面降低建設成本，實現工程項目全壽命周期成本最小化、質量最優化、效益最大化。據統計，與傳統現澆技術相比，采用新型工業化方式，工程造價可以節約10%以上，周轉材料可節約80%以上，施工人員減少50%以上，現場占地普遍減少。構配件生產的規?；c機械化，將極大地節約傳統現場施工方式的時間，節約施工期間的運維成本。同時，工業化生產方式提升了施工標準，改善了工程質量，使得建筑物具備較好的改造性與耐久性，將在一定程度上降低運營期間的運維成本。

3.6 改善用工窘境

城軌建設的暗挖項目潮濕、光照少、空氣差；高架項目露天、高空作業、寒冷或高溫。工人通常是住工地、夜班趕工、節假日休息少。由于工作條件差、安全風險高、工作時間長、勞動強度大、社會地位低等現實問題，使很多年輕人拒絕當建筑工。作為鏈條底層的工人，即便收入可觀，但高風險、高強度的作業環境卻不容忽視。隨著工人老齡化和年齡斷層問題的加劇，建筑行業“用工難、用工貴”的問題也會越來越嚴重。

4 結語

研究表明，我國城軌建設工業化模式的轉型升級已十分緊迫。城軌建設現實的內在壓力十分明顯，目前，外部工業化實施的競爭壓力也逐步凸顯。2020 年年初，新型冠狀病毒肺炎疫情暴發之初，武漢僅用10 天時間建成火神山醫院和雷神山醫院，讓人們看到了房建行業工業化建設的可喜成就。此外，鐵路和公路橋梁建設工業化和發達國家建筑工業化的發展也非常迅猛。